Conceptual Design of an Industrial Manipulator for the Prevention of Musculoskeletal Disorders: a Participatory Approach

• Published in: Reabilitacijos mokslai : slauga, kineziterapija, ergoterapija Vol. 1; no. 30; pp. 25 - 36
• Main Authors: Ron, Misael, Escalona, Evelin, Hernández-Runque, Estela, Gonzalez-Argote, Javier
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Lithuanian Sports University 21.06.2024
• ISSN: 2029-3194; 2538-8673
• DOI: 10.33607/rmske.v1i30.1482

Background. This study outlines the conceptual design process of an innovative load manipulator adapted to the brewing industry, to mitigate ergonomic risk factors associated with manual handling of heavy loads, stacking, and manual palletizing. The aim. To design a load manipulator for the function of “low-pressure table assistant” within a brewery. Methods. A descriptive non-experimental study was accomplished, using an ergonomic and participatory approach, that is divided into three phases. Anthropometric adaptability and worker dimensions were assessed to determine the selected design. Finally, the given concept was thoroughly documented by creating drawings and technical data. Results. The mean measured height was 173.4 centimeters, with a standard deviation of 4.6 centimeters, spanning a range of 165.8 centimeters (5th percentile) to 178.5 centimeters (95th percentile). This range suggests a moderate adequacy of the evaluated workforce in terms of height. Four main functions were identified: transporting boxes within the workspace, providing load support, allowing operator control, and ensuring safety. In addition, with this lifting device, the operator can handle 2, 4, or even 6 boxes simultaneously, with speed, flexibility, and functionality. Conclusions. In particular, the developed concept introduces significant innovations, such as the ability to, simultaneously handle several heavy loads and the integration of double-jointed pivots, which extends its operational range. These innovations contribute to the prevention of forced postures and manual lifting of heavy loads. Keywords: ergonomics, equipment design, industrial manipulator, prevention, musculoskeletal disorders. Įvadas. Tyrime aprašomas inovatyvaus krovinių manipuliatoriaus, pritaikyto alaus pramonei, koncepcinis projektavimo procesas, siekiant sumažinti ergonominius rizikos veiksnius, susijusius su sunkių krovinių tvarkymu rankomis, krovimu į krūvas ir padėklų krovimu rankomis. Tikslas – suprojektuoti krovinių manipuliatorių, skirtą atlikti „žemo slėgio stalo asistento“ vaidmenį alaus darykloje. Metodai. Atliktas aprašomasis neeksperimentinis tyrimas, taikant ergonominį ir dalyvaujamąjį metodą, sudarytą iš trijų etapų. Siekiant sukurti pasirinktą dizainą, įvertintas antropometrinis pritaikomumas ir darbuotojo matmenys. Galiausiai pateikta koncepcija kruopščiai dokumentuojama, parengiant brėžinius ir techninius duomenis. Rezultatai. Vidutinis išmatuotas ūgis – 173,4 cm, standartinis nuokrypis – 4,6 cm, apimantis diapazoną nuo 165,8 cm (5-asis procentilis) iki 178,5 cm (95-asis procentilis). Šis intervalas rodo, kad tirtų darbuotojų ūgis yra vidutiniškai tinkamas. Nustatytos keturios pagrindinės funkcijos: dėžių transportavimas darbo erdvėje, krovinio laikymas, operatoriaus kontrolė ir saugos užtikrinimas. Be to, naudodamas šį kėlimo įrenginį, operatorius vienu metu gali dirbti su dviem, keturiomis arba net šešiomis dėžėmis, o tai užtikrina greitį, lankstumą ir funkcionalumą. Išvados. Visų pirma, pagal sukurtą koncepciją įdiegtos svarbios naujovės, pavyzdžiui, galimybė vienu metu kelti kelis sunkius krovinius, dvigubo šarnyro integravimas, kuris išplečia veikimo diapazoną. Šios naujovės padeda išvengti nepatogių pozicijų ir sunkių krovinių kėlimo rankomis. Raktažodžiai: ergonomika, įrangos dizainas, pramoninis manipuliatorius, prevencija, raumenų ir kaulų sistemos sutrikimai.